Способ получения строительных материалов

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в смежных с ней отраслях, химической, металлургической и других. Технический результат - оптимизация процесса и снижение энергозатрат на получение строительных материалов. Способ получения строительных материалов, преимущественно цемента или извести, включающий постадийную термообработку карбонатного сырьевого компонента путем сушки и подогрева в теплообменнике, декарбонизации с одновременным измельчением в потоке газообразного теплоносителя с последующим дополнительным смешением термообработанного карбонатного компонента с одновременным измельчением в последовательно установленном отдельном аппарате с оставшимися сырьевыми компонентами, отделением термообработанного материала от воздуха с возвратом последнего на подогрев сырьевых материалов и проведением окончательной термообработки до получения готового строительного материала, охлаждением его и сепарацией, причем на каждой стадии измеряют технологические параметры, сравнивают эти параметры с их заранее заданными величинами и изменяют параметры по результатам сравнения, предусматривает, что окончательную термообработку совмещают с дополнительным смешением и одновременным измельчением или осуществляют после указанной операции, причем измеряют эксергию исходных сырьевых материалов и задают максимальное значение эксергии готового строительного материала, а также задают необходимую величину эксергии сырьевых материалов на каждой стадии термообработки, затем измеряют эксергию сырьевых компонентов на каждой стадии термообработки и при отклонении эксергии на стадии сушки и подогрева от заданного значения изменяют время сушки и подогрева, при отклонении эксергии от заданной на стадии одновременной декарбонизации и измельчения изменяют подачу газообразного энергоносителя или сырьевого компонента, при отклонении эксергии от заданной при дополнительном смешивании с измельчением карбонатного компонента с оставшимися компонентами изменяют количество этих компонентов или газообразного энергоносителя, при отклонении эксергии от заданной на стадии сепарации изменяют ее время или количество подаваемого воздуха, причем подачу всех сырьевых компонентов и газообразного энергоносителя осуществляют в дискретно-непрерывном режиме, а изменение эксергии на всех указанных стадиях ведут до достижения заданных величин эксергии на каждой стадии для получения готового строительного материала с максимально заданной эксергией.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в смежных с ней отраслях, химической, металлургической и других.

Известен способ механотермохимической обработки строительных материалов, включающий сушку и подогрев сырьевого материала, одновременную декарбонизацию и измельчение в двух параллельных аппаратах в газообразном энергоносителе (а.с. 1675254, С 04 B 7/44, 1989 г.).

Недостатком этого способа являются повышенные капитальные и энергозатраты.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения строительных материалов, включающий сушку и подогрев, одновременную декарбонизацию и измельчение материалов газообразным энергоносителем с последующим его смешиванием и одновременной декарбонизацией и измельчением с дополнительным компонентом в последовательно установленном аппарате и измерении соотношения скоростей технологических параметров процесса на каждой стадии (патент 2056386, С 04 B 7/44, 1993 г.).

Недостатком этого способа является измерение соотношений скоростей параметров, которое не дает точной и полной характеристики всего процесса, что не позволяет полностью оптимизировать весь процесс производства строительных материалов и снизить энергозатраты на их получение.

Задачей изобретения является оптимизация процесса и снижение энергозатрат на получение строительных материалов.

Эта задача достигается тем, что в способе получения строительных материалов, преимущественно цемента или извести, включающем постадийную термообработку карбонатного сырьевого компонента путем его сушки и подогрева в теплообменнике и декарбонизации с одновременным измельчением в потоке газообразного энергоносителя с последующим дополнительным смешиванием термообработанного карбонатного компонента с одновременным измельчением в последовательно установленном отдельном аппарате с оставшимися сырьевыми компонентами и проведением окончательной термообработки до получения готового строительного материала, отделением термообработанного материала от воздуха с возвратом последнего на подогрев и сушку сырьевых материалов, охлаждением его и сепарацией, причем окончательную термообработку совмещают с дополнительным смешиванием и одновременным измельчением или осуществляют после указанной операции, причем измеряют эксергию исходных сырьевых компонентов и задают величину максимального значения эксергии готового строительного материала, а также задают необходимую величину эксергии сырьевых материалов на каждой стадии термообработки и при отклонении эксергии на стадии сушки и подогрева от заданного значения изменяют время сушки и подогрева, при отклонении эксергии от заданной на стадии одновременной декарбонизации и измельчения изменяют подачу газообразного энергоносителя или сырьевого компонента, при отклонении эксергии от заданной при дополнительном смешивании с измельчением карбонатного компонента с оставшимися компонентами изменяют количество этих компонентов или газообразного энергоносителя, при отклонении эксергии от заданной на стадии сепарации изменяют ее время или количество подаваемого на сепарацию воздуха, причем подачу всех сырьевых компонентов и газообразного энергоносителя осуществляют в дискретно-непрерывном режиме, а изменение эксергий на всех указанных стадиях ведут до достижения заданных величин эксергий на каждой стадии для получения готового строительного материала с максимальной заданной эксергией.

Способ осуществляется следующим образом. Определяют эксергию исходных сырьевых компонентов и исходя из полученных значений задают максимальное значение эксергии готового строительного материала. Рассчитывают эксергию сырьевых компонентов, выходящих после каждой стадии обработки. Сырьевые компоненты поступают в теплообменник, где происходит их сушка и подогрев в потоке отходящих газов из циклона, подаваемых дискретно-непрерывно, далее они поступают в реактор-декарбонизатор-измельчитель (РДИ), где происходит одновременная декарбонизация и измельчение газообразным энергоносителем, подаваемым также дискретно-непрерывно. Тонкоизмельченный декарбонизированный материал поступает в последовательно установленный отдельный аппарат-измельчитель-смеситель, в который подают оставшиеся компоненты, например, глину, огарки или карбонатный компонент другого гранулометрического состава. Далее материал через систему циклонов и смесителей поступает в сепаратор (классификатор), затем через циклон-осадитель выходит готовый продукт.

Параметром, характеризующим все аспекты данного технологического процесса выбрана эксергия, т.к. именно эта характеристика является комплексной и отражает все свойства материала и режимные параметры процессов.

"Эксергия - это мера энергетического состояния в природе. Под эксергией потока вещества понимается максимальная способность данного потока к совершению работы, рассчитанной с учетом взаимодействия с окружающей средой. Эксергия определяет меру практической пригодности материала с определенными физико-химическими и физико-механическими свойствами к дальнейшему использованию в различных процессах, чем выше эксергия материала, тем ниже энергетические затраты, требуемые системе на его обработку..." Бродянский В.М. "Эксергетический метод термодинамического анализа". М.: Энергия, 1973 г.

Пример реализации способа для получения извести.

Сырьевым материалом является карбонатный компонент. Измеряют его эксергию - Ек и, исходя из полученных значений, определяют и задают максимальное значение получаемой извести - Еи^mах. Расчетно-экспериментальным путем определяют эксергии сырьевых компонентов на каждой стадии обработки - 1) из теплообменника - Есп, время обработки материала - Тсп, 2) из реактора-декарбонизатора-измельчителя - Еди, при этом время обработки материалов в РДИ - Тди, количество подаваемого энергоносителя - q, после измельчения и декарбонизации с дополнительным компонентом - Ед, время обработки Тд, количество дополнительного подаваемого компонента - Q. Дополнительным компонентом в данном случае является карбонатный компонент другого гранулометрического состава.

1. Во время технологического процесса произошло изменение эксергии материала, выходящего из РДИ, по сравнению с заданным значением, она уменьшилась, т.е. Е'ди < Еди, тогда или увеличивают подачу энергоносителя, т.е. q' > q, или увеличивают время Т'ди > Тди до достижения Е'ди = Еди для обеспечения получения извести с максимальным значением эксергии, т.е. Еи^max.

2. Если увеличилась эксергия выходного материала из теплообменника и стала больше заданной, т.е. Е'сп > Есп, то уменьшают время обработки, т.е. Т'сп < Тсп до достижения Е'сп = Есп, что также позволяет получить известь с максимальной величиной эксергии - Еи^max.

Применение предлагаемого способа обеспечивает максимальное снижение энергозатрат и оптимизирует весь процесс получения строительных материалов.

Формула изобретения

Способ получения строительных материалов, преимущественно цемента или извести, включающий постадийную термообработку карбонатного сырьевого компонента путем сушки и подогрева в теплообменнике, декарбонизации с одновременным измельчением в потоке газообразного теплоносителя с последующим дополнительным смешением термообработанного карбонатного компонента с одновременным измельчением в последовательно установленном отдельном аппарате с оставшимися сырьевыми компонентами, отделением термообработанного материала от воздуха с возвратом последнего на подогрев сырьевых материалов и проведением окончательной термообработки до получения готового строительного материала, охлаждением его и сепарацией, причем на каждой стадии измеряют технологические параметры, сравнивают эти параметры с их заранее заданными величинами и изменяют параметры по результатам сравнения, отличающийся тем, что окончательную термообработку совмещают с дополнительным смешением и одновременным измельчением или осуществляют после указанной операции, причем измеряют эксергию исходных сырьевых материалов и задают максимальное значение эксергии готового строительного материала, а также задают необходимую величину эксергии сырьевых материалов на каждой стадии термообработки, затем измеряют эксергию сырьевых компонентов на каждой стадии термообработки и при отклонении эксергии на стадии сушки и подогрева от заданного значения изменяют время сушки и подогрева, при отклонении эксергии от заданной на стадии одновременной декарбонизации и измельчения изменяют подачу газообразного энергоносителя или сырьевого компонента, при отклонении эксергии от заданной при дополнительном смешивании с измельчением карбонатного компонента с оставшимися компонентами изменяют количество этих компонентов или газообразного энергоносителя, при отклонении эксергии от заданной на стадии сепарации изменяют ее время или количество подаваемого воздуха, причем подачу всех сырьевых компонентов и газообразного энергоносителя осуществляют в дискретно-непрерывном режиме, а изменение эксергии на всех указанных стадиях ведут до достижения заданных величин эксергии на каждой стадии для получения готового строительного материала с максимально заданной эксергией.